TÌNH HÌNH KHAI THÁC, SỬ DỤNG VÀ CÁC VẤN ĐỀ VỀ MÔI TRƯỜNG CỦA KHÍ THIÊN NHIÊN

Năng lượng vốn được lấy ra từ thiên nhiên, và sau khi đã được sử dụng phục vụcông cuộc phát triển của con người sẽ trở lại thiên nhiên dưới dạng chất thải hay nhiệt.Nguồn năng lượng đang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 3

1 TỔNG QUAN VỀ KHÍ THIÊN NHIÊN 4

1.1 Khí thiên nhiên là gì? 4

1.2 Quá trình phát hiện khí thiên nhiên 4

1.3 Thành phần khí thiên nhiên 5

2 ĐÁNH GIÁ TRỮ LƯỢNG KHÍ THIÊN NHIÊN 6

3 TÌNH HÌNH KHAI THÁC KHÍ THIÊN NHIÊN 8

4 SỬ DỤNG KHÍ THIÊN NHIÊN 10

4.1 Cung cấp khí thiên nhiên 10

4.2 Sử dụng khí thiên nhiên tại Việt Nam và trên thế giới 11

4.3 Đánh giá hiệu quả kinh tế khi sử dụng khí thiên nhiên 15

5 CÁC VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG CỦA KHÍ THIÊN NHIÊN 16

5.1 Trong hoạt động khai thác 16

5.2 Trong quá trình sử dụng 17

6 ĐÁNH GIÁ CỦA BẢN THÂN VỀ CHÍNH SÁCH NĂNG LƯỢNG 19

6.1 VAI TRÒ VÀ CHÍNH SÁCH NĂNG LƯỢNG 19

6.2 ĐÁNH GIÁ VỀ KHÍ THIÊN NHIÊN 20

KẾT LUẬN 21

TÀI LIỆU THAM KHẢO 22

MỞ ĐẦU

Năng lượng là yếu tố vô cùng quan trọng trong mọi hoạt động của con người,việc đáp ứng các nhu cầu về năng lượng luôn luôn là mối quan tâm hàng đầu trongcông cuộc phát triển kinh tế ngay từ khi loài người mới thấy lóe lên tia sáng của nềnvăn minh nhân loại Ngày nay, năng lượng đang chi phối mọi lĩnh vực của nên kinh tếthế giới, vì thiếu năng lượng mọi hoạt động sẽ rơi ngay vào ngừng trệ

Năng lượng vốn được lấy ra từ thiên nhiên, và sau khi đã được sử dụng phục vụcông cuộc phát triển của con người sẽ trở lại thiên nhiên dưới dạng chất thải hay nhiệt.Nguồn năng lượng đang được con người sử dụng rộng rãi được lấy ra từ nhiên liệu hóathạch, đã và đang được con người sử dụng rộng rãi là than đá, dầu mỏ, … Có thể nóithế kỷ XX là thế kỷ của dầu mỏ với những bất ổn về văn hóa và chính trị liên quan đếnvấn đề này Trên thế giới nói chung và tại Việt Nam nói riêng, nhu cầu năng lượng vềdầu mỏ ngày càng lớn, nhưng khả năng cung cấp thì ngày càng cạn dần Bên cạnh đónhững nguồn năng lượng này lại phát thải khoảng 80% tổng lượng CO2 phát thải, đứng

vị trí số một trong việc gây ra các biến đổi khí hậu và hiệu ứng nhà kính

Trước những bất lợi của than đá và dầu mỏ về sự phát thải quá nhiều khí CO2 thìkhí thiên nhiên xuất hiện như là một giải pháp thay thế hiệu quả Không giống cácnhiên liệu hoá thạch khác, khí thiên nhiên rất sạch khi đốt cháy và cho ra các sản phẩmthứ cấp ít khả năng gây ô nhiễm hơn vào trong không khí Chúng ta cần năng lượng ổnđịnh, để sưởi ấm những ngôi nhà, để nấu nướng, và để sản xuất ra điện năng Chínhnhu cầu sử dụng năng lượng này đã đưa khí thiên nhiên lên một vị trí rất quan trọngtrong xã hội và đời sống của chúng ta Nó là một trong những nguồn năng lượng sạch,

thế, trong bài viết này, tác giả sẽ đề cập đến Tình hình khai thác, sử dụng và các vấn đề về môi trường của năng lượng khí thiên nhiên, từ đó đưa ra một

số nhận định cá nhân về vấn đề này

1 TỔNG QUAN VỀ KHÍ THIÊN NHIÊN

1.1 Khí thiên nhiên là gì?

Khí thiên nhiên, hỗn hợp chất khí cháy được, bao gồm phần lớn là các

hydrocarbon (hợp chất hóa học chứacacbon và hyđrô) Cùng với than đá, dầu mỏ vàcác khí khác, khí thiên nhiên là nhiên liệu hóa thạch Khí thiên nhiên có thể chứa đến85% mêtan (CH4) và khoảng 10% êtan (C2H6), và cũng có chứa số lượng nhỏ hơn

propan (C3H8), butan (C4H10), pentan (C5H12), và các alkan khác

Khí thiên nhiên, thường tìm thấy cùng với các mỏ dầu ở trong vỏ Trái Đất, đượckhai thác và tinh lọc thành nhiên liệu cung cấp cho khoảng 25% nguồn cung nănglượng thế giới

Khí thiên nhiên chứa lượng nhỏ các tạp chất, bao gồm điôxít cacbon (CO2),

hyđrô sulfit (H2S), và nitơ (N2) Do các tạp chất này có thể làm giảm nhiệt trị và đặctính của khí thiên nhiên, chúng thường được tách ra khỏi khí thiên nhiên trong quátrình tinh lọc khí và được sử dụng làm sản phẩm phụ

1.2 Quá trình phát hiện khí thiên nhiên

Cách đây khoảng 2500 năm, người Trung Quốc đã biết dùng khí thiên nhiên Họdẫn khí bằng ống tre từ các giếng nông tới các lò nấu Người cổ Hy Lạp, Ba Tư, ấn Độcũng phát hiện ra khí thiên nhiên cách đây nhiều thế kỷ Vào thế kỷ 17, khí thiên nhiên

đã được sử dụng để sưởi ấm và chiếu sáng ở miền Bắc Ý

ở Hoa kỳ, khí thiên nhiên được dùng để chiếu sáng các đường phố Baltimor năm

1816 Năm 1821, William Hart đã khoan thành công giếng khoan khí thiên nhiên đầu

bằng khí thiên nhiên Fredonie khai trương năm 1858 là công ty khí đầu tiên của Hoa

Kỳ Đến năm 1900, khí thiên nhiên được phát hiện ở 17 bang

Ở Việt Nam, vào đầu những năm 70 của thế kỷ 20, nhân dân vùng Xuân Thuỷ,tỉnh Nam Định đã phát hiện và khai thác thủ công khí metan ở tầng nông để nunggạch, nung vôi và đun nấu Năm 1981, Tổng cục dầu khí (nay là Tập đoàn dầu khíViệt Nam) đã khai thác khí thiên nhiên ở Tiền Hải dùng cho phát điện và cung cấp chođịa phương tỉnh Thái Bình Năm 1995, dòng khí đồng hành đầu tiên của mỏ Bạch Hổ

đã được dẫn vào bờ tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu bằng đường ống, cấp khí cho nhà máynhiệt điện Bà Rịa Năm 2003 khí thiên nhiên từ Vùng trũng Nam Côn Sơn trên thềmlục địa Việt Nam cũng được dẫn vào bờ cung cấp cho khu công nghiệp Phú Mỹ

1.3 Thành phần khí thiên nhiên

Khí thiên nhiên gồm các thành phần khác nhau có các tính chất rất riêng biệt Khíthiên nhiên khai thác từ các mỏ tất nhiên bão hòa hơi nước, hàm lượng của chúng phụthuộc vào áp suất, nhiệt độ, thành phần khí và nước Nitơ và khí cacbonic là các khí ổnđịnh và thông thường có mặt trong tất cả khí thiên nhiên Hàm lượng nitơ trong khí đôikhi đạt đến hàng chục phần trăm, và một vài khí thiên nhiên gần như gồm hoàn toànnitơ (ví dụ mỏ khí thiên nhiên ở Texac) chứa 85 – 95% N2 Một số khí mỏ 100% lànitơ Hàm lượng khí cacbonic dao động từ rất bé đến vài phần trăm so với thể tích, cábiệt có một vài khí chứa tới 50% CO2

Dihydrosunfua là một thành phần của khí thiên nhiên rất độc và có tính ăn mòn.Hàm lượng H2S trong khí đôi khi đạt đến hàng chục phần trăm theo thể tích Ví dụ mỏkhí Lac (Pháp) chứa 15,5% H2S

Trong khi khí thiên nhiên về cơ bản được cấu tạo từ metan, nó vẫn có thể có chứaetan, propan, butan và pentan Cấu tạo của khí thiên nhiên có thể thay đổi trong phạm

vi rất rộng, nhưng trong bảng dưới đây chỉ thể hiện cấu tạo cơ bản thường gặp của khíkhí mỏ trước khi được tinh chế

Các thành phần cơ bản của khí thiên nhiên

Khí thiên nhiên trong điều kiện vỉa bị bão hòa hơi nước Sự hiện diện của hơinước trong khí rất ít, bởi vì hơi nước, khi khí chuyển động, được ngưng tụ và tích tụtrong đường ống dẫn Hàm lượng hơi nước trong khí được biểu diễn bằng độ nhớttuyệt đối và độ nhớt tương đối Độ ẩm tuyệt đối W là hàm lượng hơi nước trong mộtđơn vị thể tích khí Độ ẩm tương đối đo bằng g/m3 hoặc kg/1000 m3 Hàm lượng hơinước của khí thiên nhiên phụ thuộc vào áp suất, nhiệt độ, thành phần khí và nước, tạinơi đó khí tiếp xúc với nước, cũng như đặc tính môi trưởng rỗng trong đó chứa khí.Etan, propan và các hydrocacbon khác thường đi kèm với khí thiên nhiên cócông thức hoá học tương đối khác nhau Khí thiên nhiên được xem là ‘khô’ khi nó hầunhư chỉ chứa khí metan, các hydrocacbon đi kèm thường đã bị tách ra hết Khi còn lạicác hydrocacbon khác thì được gọi là khí thiên nhiên

2 ĐÁNH GIÁ TRỮ LƯỢNG KHÍ THIÊN NHIÊN

Trữ lượng đã xác minh của khí thiên nhiên trên thế giới là tập trung ở các vùngTrung Đông và Đông Âu, trữ lượng còn lại chia đều cho nhiều vùng khác trên thế giới.Theo các dự đoán lạc quan nhất, trữ lượng có thể tăng thêm trong vòng 25 năm tới.Trữ lượng khí đốt thiên nhiên lớn nhất, lên tới 48 tỉ tỉ mét khối đang nằm ở nước Nga.Trữ lượng lớn thứ nhì trên thế giới, 50 tỉ tỉ mét khối, nằm ở Trung Đông Các mỏ khí

có trữ lượng khác nằm ở những vùng khác nhau tại Á Châu, Phi Châu và Úc Châu.Trữ lượng khí đốt thiên nhiên ở Hoa Kỳ tổng cộng 5 tỉ tỉ mét khối Theo xếp hạng trữlượng khí đốt thiên nhiên của từng tiểu bang từ cao xuống thấp, các mỏ khí đốt thiênnhiên lớn đã được tìm thấy ở Texas, Vịnh Mexico ngoài khơi Louisiana, Oklahoma,New Mexico, Wyoming và ở Vịnh Prudhoe của North Slope thuộc tiểu bang Alaska

Ở Canada, tổng trữ lượng khí đốt thiên nhiên là 1,7 tỉ tỉ mét khối, phần lớn nằm ởAlberta

Như vậy theo khảo sát thì Trung Đông và Nga chiếm gần ¾ trữ lượng của thếgiới (hình 5) Ở khu vực Châu Á-Thái Bình Dương, những nước có trữ lượng khí thiên

nhiên lớn là Úc, Trung Quốc, Indonesia và Malaysia Việt Nam có trữ lượng khí thiênnhiên tương đương với Thái Lan, Myanma, Brunei, Bangladesh (hình 6).

Qua tìm kiếm thăm dò cho đến nay, các tính toán dự báo đã khẳng định tiềmnăng dầu khí Việt Nam tập trung chủ yếu ở thềm lục địa, trữ lượng khí thiên nhiên cókhả năng nhiều hơn dầu Với trữ lượng đã được thẩm định, nước ta có khả năng tự đápứng được nhu cầu về sản lượng dầu khí trong những thập kỷ đầu tiên của thiên niên kỷthứ 3

Tổng tiềm năng dầu khí tại các bể trầm tích: Sông Hồng, Phú Khánh, Nam Côn Sơn,Cửu Long, Ma lay - Thổ Chu, Vùng Tư Chính - Vũng Mây đã được xác định tiềmnăng và trữ lượng đến thời điểm này là từ 0,9 đến 1,2 tỷ m3 dầu và từ 2.100 đến 2.800

tỷ m3 khí Trữ lượng đã được xác minh là gần 550 triệu tấn dầu và trên 610 tỷ m3 khí.Trữ lượng khí đã được thẩm lượng, đang được khai thác và sẵn sàng để phát triểntrong thời gian tới vào khoảng 400 tỷ m3 Với các biện pháp đồng bộ, đẩy mạnh côngtác tìm kiếm - thăm dò, đến năm 2010 khoảng từ 40 đến 60% trữ lượng nguồn khíthiên nhiên của nước ta sẽ được phát hiện

3 TÌNH HÌNH KHAI THÁC KHÍ THIÊN NHIÊN

Để định vị được các mỏ khí, các nhà địa chất học thăm dò những khu vực cóchứa những thành phần cần thiết cho việc tạo ra khí thiên nhiên: đá nguồn giàu hữu cơ,các điều kiện chôn vùi đủ cao để tạo ra khí tự nhiên từ các chất hữu cơ, các kiến tạo đá

có thể "bẫy" các hyđrôcacbon Khi các kiến tạo địa chất có thể chứa khí tự nhiên đượcxác định, thông thường chứ không phải luôn ở bể trầm tích, người ta tiến hành khoancác giếng các kiến tạo đá Nếu giếng khoan đi vào lớp đá xốp có chứa trữ lượng đáng

kể khí thiên nhiên, áp lực bên trong lớp đá xốp có thể ép khí thiên nhiên lên bề mặt.Nhìn chung, áp lực khí thường giảm sút dần sau một thời gian khai thác và người taphải dùng bơm hút khi lên bề mặt

Vì giá dầu đang trên đà tiếp tục gia tăng, có những lo ngại về tương lai các nguồnnăng lượng và ảnh hưởng của tình trạng giá cả gia tăng đối với nền kinh tế còn gặpkhó khăn Các nước trên thế giới tăng cường khai thác khí thiên nhiên để giảm bớt mộtphần áp lực lệ thuộc vào dầu mỏ Khí đốt được sản xuất chủ yếu ở vùng Trung Đông

và Á – Úc, từ những năm 1980 trở lại đây Trong thập kỷ 1994-2004, sản lượng khíđốt tăng trung bình 2-3% mỗi năm, và vào năm 2005, 11% tổng sản lượng có nguồngốc từ các nước Trung Đông, vùng Âu-Á và Viễn Đông cung cấp 38%, Bắc Mỹ 28%.Hiện nay, Nga và Mỹ là những quốc gia đứng đầu về khai thác khí thiên nhiên

Mỹ đẩy mạnh khai thác khí thiên nhiên sang Châu Á, cụ thể tập đoàn Chevron đãthông qua dự án khí Platong 2 ở vùng vịnh Thái Lan khoảng 11,9 triệu m3 và khaithác khí thiên nhiên hóa lỏng Pluto mới tại Woodside, miền Tây nước Úc với côngsuất 12 triệu tấn/năm và nhà máy khí hóa lỏng ConocoPhillips Darwin Miền Tây nước

Úc, khu vực có lượng khí thiên nhiên dồi dào, là địa điểm thu hút nhiều dự án khaithác khí thiên nhiên hóa lỏng.

Theo ông Roland Priddle, trữ lượng khí Việt Nam đạt 680 tỷ m3 khí mà chúng tamới khai thác được 8 tỷ m3/năm

Hiện nay, ngành Dầu khí nước ta đang khai thác dầu khí chủ yếu tại 6 khu mỏ baogồm: Bạch Hổ, Rồng, Đại Hùng, Hồng Ngọc, Rạng Đông, Bunga Kekwa - Cái Nước

và chuẩn bị chính thức đưa vào khai thác mỏ khí Lan Tây - lô 06.l Công tác phát triểncác mỏ Rạng Đông, Ruby và Emeral, Lan Tây - Lan Đỏ, Sư Tử Đen, Sư Tử Vàng, HảiThạch, Rồng Đôi, Kim Long, Ác Quỷ, Cá Voi đang được triển khai tích cực theochương trình đã đề ra, đảm bảo duy trì và tăng sản lượng khai thác dầu khí cho nhữngnăm tới Dự kiến, mỏ Sư Tử Đen (lô 15-1) sẽ được đưa vào khai thác trong quý 4 nămnay

Những phát hiện về dầu khí mới đây ở thềm lục địa miền Nam nước ta rất đáng phấnkhởi, tăng thêm niềm tin và thu hút sự quan tâm của các nhà đầu tư là: lô 09-2, giếng

Cá Ngừ Vàng - IX, kết quả thử vỉa thu được 330 tấn dầu và 170.000m3 khí/ngày Lô16-l, giếng Voi Trắng-IX cho kết quả 420 tấn dầu và 22.000m3 khí/ ngày Lô 15.1,giếng Sư Tử Vàng – 2X cho kết quả 820 tấn dầu và giếng Sư Tử Đen – 4X cho kết quả

980 tấn dầu/ngày Triển khai tìm kiếm thăm dò mở rộng các khu mỏ Bạch Hổ, Rồng,Đại Hùng với các giếng R-10, 05- ĐH-10 cho kết quả 650.000m3 khí ngày đêm vàdòng dầu 180 tấn/ngày đêm; Giếng R-10 khoan tầng móng đã cho kết quả 500.000 m3khí/ngày đêm và 160 tấn Condensate/ngày đêm

Hình 7: Sản lượng khí khô của PV GAS qua các năm (Đơn vị: Triệu m3)

4 SỬ DỤNG KHÍ THIÊN NHIÊN

Khí thiên nhiên được sử dụng làm nhiên liệu và nguyên liệu đầu vào cho ngànhchế biến hóa chất Là một nhiên liệu gia dụng, nó được đốt trong các bếp ga, lò ga đểnấu nướng, sấy khô Là một nhiên liệu công nghiệp, khí thiên nhiên được đốt trong các

lò gạch, gốm và lò cao sản xuất xi măng Khí thiên nhiên còn được sử dụng để đốt các

lò đốt các tua-bin nhiệt điện để phát điện cũng như các lò nấu thủy tinh, lò luyện kimloại và chế biến thực phẩm Khí thiên nhiên còn được sử dụng làm nguyên liệu đầuvào cho ngành hóa dầu để tạo ra các chất hóa dầu Các chất hóa dầu này được sử dụnglàm sản phẩm cơ sở cho việc sản xuất phân đạm, bột giặt, dược phẩm, chất dẻo vànhiều loại hàng hóa khác

4.1 Cung cấp khí thiên nhiên

Khí thiên nhiên có thể được vận chuyển đến nơi sử dụng bằng phương tiện thủcông đơn giản như hình 8a Khí thiên nhiên được nạp vào túi chứa khí ở áp suấtkhoảng 20mm H2O rồi chở đến nơi tiêu thụ Do áp suất thấp nên lượng khí chứa trong

túi rất hạn chế Cách vận chuyển này cũng được áp dụng cho biogas ở vùng nông thôn.Trong công nghiệp, khí thiên nhiên nén được vận chuyển trong các chai chứa khí cao

áp thành từng cụm (hình 8b) Các cụm bình khí thiên nhiên nén được xe rơ-mooc kéođến và đặt ở nơi tiêu thụ (hình 8c) Khi hết gas, các cụm bình nạp đầy khí khác sẽđược vận chuyển đến để thay thế

H ình 8 Chuyên chở khí thiên nhiên kiểu thủ công (b), kiểu công nghiệp (b), cụm bình

CNG (c)

Khí thiên nhiên cung cấp cho phương tiện giao thông vận tải được thực hiện ởcác trạm cung cấp khí thiên nhiên nén Tại đây, khí thiên nhiên từ mạng lưới cung cấpđược nén sẵn trong các bình chứa với áp suất 200bars trước khi nạp vào bình chứa trên

ô tô Ở những nơi không có hệ thống cung cấp khí thiên nhiên, người ta lưu trữ khíthiên nhiên dưới dạng bình khí nén CNG (hình 9a) hay bình chứa khí thiên nhiên lỏngLNG (hình 9b) Việc nạp khí thiên nhiên cho ô tô cũng có thể thực hiện bằng máy nénkhí nhỏ gia đình (hình 9c)

Giải pháp lâu dài và bền vững nhất của việc cung cấp khí thiên nhiên là xây dựng hệ thống ống ngầm dẫn khí đến từng hộ gia đình, đến mọi nơi có nhu cầu tiêu thụ khí giống như hệ thống cấp nước sinh hoạt Đầu tư một hệ thống như vậy rất tốn kém, thường vượt quá khả năng tài chính của các địa phương nếu không có sự tham gia của các tập đoàn công nghiệp dầu khí Mạng lưới cấp khí thiên nhiên của Pháp là một ví

thiên nhiên được nhập từ nước ngoài qua đường ống dẫn khí đốt xuyên lục địa hay từ các tàu chở LNG Từ các đầu mối này, khí thiên nhiên được cấp vào hệ thống ống dẫn,qua các trạm nén tăng áp 4 bars sau đó chuyển vào hệ thống cấp gas thấp áp ở áp suất 21mbar dẫn đến nơi tiêu thụ.

Hình 9 Bồn chứa khí thiên nhiên nén (a), và lỏng (b), máy nén CNG gia đình (c)

4.2 Sử dụng khí thiên nhiên tại Việt Nam và trên thế giới

Các nước Châu Âu sử dụng khí thiên nhiên để sưởi ấm nhà, nấu ăn, và chạynhững nhà máy điện Hãng ô tô Volkswagen và một công ty năng lượng của Đức lên

kế hoạch hợp tác sản xuất một loại máy phát điện gia dụng sử dụng khí thiênnhiên Điểm đặc biệt của loại máy phát điện gia dụng này là tỷ lệ tận dụng năng lượngđạt 94%

Theo tin từ tạp chí tuần Der Spiegel, hãng ô tô Volkswagen và công ty năng lượngLichtblick sẽ hợp tác sản xuất và tiêu thụ một loại máy phát điện có thể đặt dưới nền

nhà Loại máy phát điện gia dụng này sử dụng khí thiên nhiên để phát điện, nguyên lý hoạt động cũng tương tự như động cơ ô tô sử dụng khí thiên nhiên.

Ngoài đáp ứng nhu cầu sử dụng điện cho gia đình, loại máy phát điện này còn có thểtận dụng lượng điện thừa để hòa vào mạng điện lưới công cộng Nhiệt lượng sản sinhtrong quá trình phát điện có thể dùng làm khí sưởi cho nơi ở